Hallo,
ich habe folgendes Problem:
Ich habe eine kreisrunde Fläche mit einem Durchmesser von 100um.
Auf diese Fläche möchte ich gerne eine bestimmte Menge Protein aufbringen.
Der Ansatz hierbei ist folgender: Ich löse das Protein in Wasser, nehme eine Nanopipette, setze einen Tropfen auf die Oberfläche und lasse den Tropfen eintrocknen.
Leider ist der Tropfen viel zu groß. Jetzt war meine Überlegung, dass wenn ich die Größe des Tropfens kenne und die Konzentration der Lösung, ich ausrechnen könnte, wieviel Protein sich nach dem Eintrocknen auf der Fläche absetzt.
Allerdings weiß ich nicht, wie so ein Tropfen eintrocknet.
Kennt jemand eine Formel, in die man vielleicht den Kontaktwinkel, die Rauhigkeit, usw. eingibt und daraus das Eintrocknungsverhalten des Tropfens berechnen kann?
Vielen Dank schon mal im Voraus
Sarah
Hallo,
hä?
Wozu brauchst du das „Eintrocknungsverhalten“ von Tropfen?
Im Volumen V [µl] einer Lösung mit der Konzentration c [µg/µl] befindet sich die gelöste Masse V*c [µg].
Wenn alles Lösungsmittel verdunstet ist, bleibt der gelöste Stoff zurück, also die V*c µg.
Um das V abzuschätzen, was auf die Fläche passt:
Du hast eine Radius von r = 50µm. Eine Kugel mit diesem Radius hat das Volumen 4/3*Pi*r³, also etwa 523600 µm³ (=Picoliter). Grob geschätzt wird ein Tropfen mit einem drittel dieses Volumens auf der Kreisfläche Platz finden, also ca 174500 Picoliter = 174.5 Nanoliter = 0,174 µl.
Mit der Nanopipette solltest du das Volumen aber vorgeben können, und ich schätze, es wird irgendwo in der Nähe liegen ?!
VG
Jochen
Hallo Sarah,
Ich habe eine kreisrunde Fläche mit einem Durchmesser von
100um.
Auf diese Fläche möchte ich gerne eine bestimmte Menge Protein
aufbringen.
Jochen hat schon ausgerechnet, welches Volumen dieser Tropfen ungefähr haben wird, ca. 0,174 µl.
Nun brauchst du nur noch auszurechnen, welche Protein-Konzentration die Lösung haben wird, also deine „bestimmte Menge Protein“ pro 0,174 µl.
Vielleicht löst sich das Protein gar nicht da die Konzentration zu hoch wird oder die Lösung wird zu viskos um überhaupt dosiert werden zu können.
MfG
watergolf
Hallo Jochen,
je nachdem, ob ich eine hydrophobe oder hydrophile Fläche habe, nimmt der Tropfen eine große oder weniger große Kontaktfläche ein. So müsste doch eigentlich auch die Menge an Protein auf meiner Zielfläche davon abhängen.
Was mich mich zusätzlich noch beschäftigt:
Wenn ich einen Tropfen austrocknen lasse, sehe ich einen Rand. Kann ich daraus schließen, dass sich dort mehr Material ansammelt? Und wenn ja, wie kann man das berechnen?
Viele Grüße
Sarah
Hallo,
je nachdem, ob ich eine hydrophobe oder hydrophile Fläche
habe, nimmt der Tropfen eine große oder weniger große
Kontaktfläche ein.
Ja, klar.
So müsste doch eigentlich auch die Menge an
Protein auf meiner Zielfläche davon abhängen.
so um die 170 nl müssten in jedem Fall draufpassen. Warum pipettierst du kein dir bekanntes Volumen drauf? Dann kennst du das Volumen doch ?!
Was mich mich zusätzlich noch beschäftigt:
Wenn ich einen Tropfen austrocknen lasse, sehe ich einen Rand.
Kann ich daraus schließen, dass sich dort mehr Material
ansammelt?
Ich denke schon. Wasser verdunstet von der Oberfläche weg. Die ist Anfangs groß. An der Oberfläche wird die Sättigungskonz. überschritten und dort fällt das Protein als erstes aus. Beim Anfangs noch großen Tropfen gibt es relativ mehr Oberfläche in Randnähe der Auflage.
Und wenn ja, wie kann man das berechnen?
Puh, da können Dir vielleicht Physiker weiterhelfen. Ganz so einfach ist das sicher nicht, denke ich mir. Da spielen viele nicht-lineare Prozesse eine Rolle (Oberfläche, Hydrodynamik im Tropfen, Temperatur, und was-weiss-isch, und das alles noch in einer gesättigten Lösung).
Warum ist das von Bedeutung, wie sich die Mengen an Protein über der Fläche verteilt?
VG
Jochen
je nachdem, ob ich eine hydrophobe oder hydrophile Fläche
habe, nimmt der Tropfen eine große oder weniger große
Kontaktfläche ein. So müsste doch eigentlich auch die Menge an
Protein auf meiner Zielfläche davon abhängen.
dann ist die proteinkonzentration auf der Fläche, also protein pro m² kleiner, aber die gesamtmenge ist unabhängig von der größe.
Obwohl ich grundsätzlcih nicht weiß, ob beim verdunsten wirklcih nur reines wasser verdunstet oder ob dabei einzelne proteine mitgenommen werden. aber das weißt du (als Chemikerin?) vermutlich besser.
Was mich mich zusätzlich noch beschäftigt:
Wenn ich einen Tropfen austrocknen lasse, sehe ich einen Rand.
Kann ich daraus schließen, dass sich dort mehr Material
ansammelt? Und wenn ja, wie kann man das berechnen?
ich weiß nicht, wie man hier nahc alten artikeln sucht, aber im Rätsel und Denkspiele forum hier, gab es mal einen thread „warum sind teeflecken (kaffeeflecken) am rand dunkler?“ oder so ähnlich und dazu hat dann einer eine „wissenschaftliche“ untersuchung verlinkt. Es ging darum, dass die oberflächenspannung den tropfen zusammenhält, am rand lagert sich alles ab, da der tropfen am anfang nur flacher wird. bis irgendwann der rand „abreißt“ und dann auch der rest in der mitte verdunstet. Vllt findest du den thread oder die untersuchung, aber ich glaube selbst dort stand keine genaue formel, weil das von zu vielen faktoren abhängig ist.
Hallo watergolf,
es geht um das Protein BSA (Bovine serum albumin). Ich hätte am liebsten so 20 ng auf der Fläche (mit einer Genauigkeit von 0,2ng). Mal schauen, ob sich das machen lässt.
Viele Grüße
Sarah
Hallo Jochen,
Warum pipettierst du kein dir bekanntes Volumen drauf? Dann kennst
du das Volumen doch ?!
Ich werde es wahrscheinlich nicht schaffen, einen Tropfen zu produzieren, der so klein ist, dass er die Grenzen der Fläche nicht überschreitet.
Wenn Du eine Möglichkeit siehst; bin ich für Vorschläge offen!
Mein Ansatz ging dahin, einen größeren Tropfen zu produzieren, der über die Fläche hinausragt, zu schauen, wie groß der Tropfen ist und dann die Materialmenge auf der Fläche auszurechnen. Der Rand des Tropfens läge dann außerhalb der Fläche.
Und wenn ja, wie kann man das berechnen?
Puh, da können Dir vielleicht Physiker weiterhelfen. Ganz so
einfach ist das sicher nicht, denke ich mir. Da spielen viele
nicht-lineare Prozesse eine Rolle (Oberfläche, Hydrodynamik im
Tropfen, Temperatur, und was-weiss-isch, und das alles noch in
einer gesättigten Lösung).
Wenn jemand da eine Möglichkeit sieht, wäre das super.
Warum ist das von Bedeutung, wie sich die Mengen an Protein
über der Fläche verteilt?
Das ganze Theater ist für eine Biosensoranwendung. Ich hätte am Anfang nicht damit gerechnet, dass es so kompliziert ist, eine definierte Menge an Protein auf die Oberfläche zu bringen.
Viele Grüße
Sarah
Hallo Simon,
vielen Dank für den Tip. Da werde ich mal nachschauen.
Viele Grüße
Sarah
Hallo Jochen,
Ich werde es wahrscheinlich nicht schaffen, einen Tropfen zu
produzieren, der so klein ist, dass er die Grenzen der Fläche
nicht überschreitet.
Wenn Du eine Möglichkeit siehst; bin ich für Vorschläge offen!
Ein innovativer Vorschlag: Nutze einen Titenstrahldrucker. Damit werden zB. auch Mikroarrays „gespottet“. Die gespotteten Spots haben so 20 bis 40µm Durchmesser. Sowas ist technisch als machbar.
Im Prinzip technologisch dasselbe ist eine Piezo-Pipette, mit dem man tatsächlich Nanoliter pipettieren kann. Vielleicht kommst du an sowas ran.
VG
Jochen
Hallo Jochen,
wie funktioniert denn dabei die Plazierung? Also, dass ich auch genau die Fläche treffe?
Viele Grüße
Sarah
Hallo,
Tinenstrahldrucker können Tinte (also Flüssigkeitströpfen) sehr genau positionieren. Wenn du Dir da was gebastelt hast, musst du ausprobieren, welche Pixel zu ansprechen musst, damit die Probe auf der gewünschten Fläche landet. Wenn das einmal läuft, ist das recht reproduzierbar.
Wenn Flüssigkeit neben die Fläche kommen darf, ist es recht einfach: Schlicht großflächig den Bereich besprühen. Man kann sowenig auftragen, dass die Flüssigkeit sehr schnell antrocknet. So könnte man sogar mehrfach übereinander „drucken“, um die Menge an Protein auf dem Spot zu erhöhen.
VG
Jochen
Hallo Jochen
Tinenstrahldrucker können Tinte (also Flüssigkeitströpfen)
sehr genau positionieren. Wenn du Dir da was gebastelt hast,
musst du ausprobieren, welche Pixel zu ansprechen musst, damit
die Probe auf der gewünschten Fläche landet.
Ich ziehe echt in Erwägung das auszuprobieren. Alldings kann der Druckkopf sich doch nur nach links und nach rechts (x-Richtung) bewegen, oder? Das heißt, ich müsste die Probe (Das ist ein Silizium-Wafer-Stückchen) vorher schon mal in y-Richtung ausrichten.
Oder ich baue den Druckerkopf aus und versuche das Justieren mit einem xy-Tisch. Mal schauen.
Wenn Flüssigkeit neben die Fläche kommen darf, ist es recht
einfach: Schlicht großflächig den Bereich besprühen.
Aber bekomme ich dann auch eine definierte Menge auf die 100um Fläche?
Viele Grüße
Sarah
Aber bekomme ich dann auch eine definierte Menge auf die 100um
Fläche?
Naja, die Tröpfchengröße ist sehr konstant, der „Druck“ sehr gleichmäßig. Du kannst eine sehr große Fläche „bedrucken“ und messen, wie viel „Tinte“ du dabei verbraucht hast. Dann kannst du hochrechnen, wie viel „Tinte“ pro µm² gesprüht werden. Die Probenfläche kennst du ja.
VG
Jochen